Influência da amônia livre na nitrificação parcial em reatores em série anaeróbio e aeróbio

Abstract

A remoção de nitrogênio dos esgotos sanitários é fundamental para promover o equilíbrio dos ecossistemas aquáticos, evitar problemas ambientais como a eutrofização e preservar a saúde humana. Devido à importância do tema, vários processos de tratamento de esgotos vêm sendo desenvolvidos para aumentar a eficiência de remoção do nitrogênio. Um deles é a nitrificação parcial e desnitrificação via nitrito, que possibilita economia de cerca de 25% de oxigênio e 40% de matéria orgânica. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo promover o acúmulo de nitrito através de inibidor químico (amônia livre) em um sistema com dois reatores anaeróbio e aeróbio em série em escala de bancada e alimentado com esgoto sintético. Ambos os reatores possuíam um volume de 4,71 L, com tempo de detenção hidráulica (TDH) total de 30 h e vazão de 7,54 L.d⁻¹. O oxigênio dissolvido no reator aeróbio foi mantido a 1,75±0,4 mg O₂.L⁻¹. O experimento teve duração de 250 dias e foi dividido em quatro fases em função da variação de amônio (N-NH₄⁺): 16±2 mg N.L⁻¹1 (Fase I), 34±3 mg N.L⁻¹ (Fase II), 159±16 mg N.L⁻¹ (Fase III) e 57±3 mg N.L⁻¹ (Fase IV). A concentração de amônia livre (NH₃) no meio foi alterada em função das variações de pH, temperatura e amônio, variando entre 0,3±0,2 mg N-NH₃.L⁻¹ (Fase I), 1,5±0,5 mg N-NH₃.L⁻¹ (Fase II), 4,8±1,8 mg N-N NH₃.L⁻¹ (Fase III) e 1,6±0,3 mg NN NH₃.L⁻¹ (Fase IV). A carga orgânica volumétrica (COV) variou entre 0,567±0,151 e 0,757±0,031 kg DQO.m⁻³.d⁻¹ e a carga nitrogenada volumétrica (CNV) entre 0,036±0,003 e 0,286±0,017 kg N. m⁻³.d⁻¹. As bactérias oxidantes de nitrito (BON) foram inibidas à concentração de 4,8 mg N- NH₃.L⁻¹ . Os resultados indicaram que ocorreu remoção de nitrogênio nos reatores anaeróbio e aeróbio através dos processos de oxidação anaeróbia da amônia (anammox) e nitrificação e desnitrificação simultânea (NDS). Apesar da relativamente alta concentração de oxigênio dissolvido no reator (1.75±0.4 mg O₂.L⁻¹), o meio suporte possivelmente favoreceu a NDS promovendo ambientes anóxicos. O sistema em sua melhor condição experimental (Fase IV), com 57±3 mg N-NH₄⁺.L⁻¹ e 1,6±0,3 mg N-NH₃.L⁻¹, obteve remoção de 95% de matéria orgânica e de 50% de nitrogênio. Os resultados de PCR identificaram a presença de anammox, desnitrificantes e bactérias oxidantes de amônio (BOA) no reator anaeróbio, enquanto no reator aeróbio foram encontradas BOA, BON e anammox. A taxa de oxidação da amônia foi reduzida em 50% na Fase III de maior inibição (4,8 mg N-NH₃.L⁻¹).